⼯业机器⼈编程与操作（1）⼯业机器⼈：发展、分类、ABB⼯业机器⼈介绍⽂章⽬录
前⾔
⼯业机器⼈是⾯向⼯业领域的多关节机械⼿或多⾃由度的机器装置，它能⾃动执⾏⼯作，是靠⾃⾝动⼒和控制能⼒来实现各种功能的⼀种机器。下⾯是关于⼯业机器⼈发展、分类的介绍，并介绍ABB⼯业机器⼈。
⼀、⼯业机器⼈的发展
现代机器⼈的研究始于20世纪中期，其技术背景是计算机和⾃动化的发展，以及原⼦能的开发利⽤（为了代替⼈处理放射性物质⽽开发遥控机械⼿）。
1954年
美国戴沃尔最早提出了⼯业机器⼈概念，并申请了专利。
1962年
美国AMF公司和UNIMATION公司分别推出实⽤型（⽰教再现）⼯业机器⼈“VERSTRAN”和“UNIMATE”。
1965年
美国MIT（⿇省理⼯学院）研究出了第⼀个具有视觉传感器的、能识别与定位简单积⽊的机器⼈系统。
1967年
⽇本成⽴了⼈⼯⼿研究会（现为仿⽣机构研究会），同年召开⽇本⾸届机器⼈学术会。
1970年
美国召开第⼀届国际⼯业机器⼈学术会议。在此之后，机器⼈的研究得到⼴泛普及。
1973年
美国CINCINNATI MILACRON公司制造了第⼀台由⼩型计算机控制的⼯业机器⼈。
1980年
⼯业机器⼈在⽇本真正普及，该年被称为“机器⼈元年”。
⼆、⼯业机器⼈的分类
1、按臀部运动形式分类
（1）直⾓坐标型一块操
臀部可沿三个直⾓坐标移动。
特点及应⽤：精度⾼，速度快，控制简单，易于模块化，但动作灵活性较差，主要⽤于搬运、上下料、码垛等领域。
（2）圆柱坐标型
臀部可作升降、回转和伸缩动作。
特点及应⽤：精度⾼、有较⼤的动作范围，坐标计算简单，结构轻便，响应速度快，但是负载较⼩，主要⽤于电⼦、分拣等领域。
（3）球坐标型
臀部能回转、俯仰和收缩。
（4）关节型
臀部有多个转动关节。
2、按执⾏机构运动的控制机能分类
（1）点位型
只控制执⾏机构由⼀点到另⼀点的准确定位。
应⽤：适⽤于机床上下料、点焊和⼀般搬运、装卸等作业。
（2）连续轨迹型
控制执⾏机构按给定轨迹运动。
应⽤：适⽤于连续焊接和涂装等作业。
2.按程序输⼊⽅式分类
（1）编程输⼊型
将计算机上已经编好的作业程序⽂件，通过RS232串⼝或者以太⽹等通信⽅式传送到机器⼈控制柜。
（2）⽰教输⼊型
有⽰教⽅法，⼀是使⽤⽰教操纵盒，将指令信号传给驱动系统；⼆是由操作者直接领动执⾏机构，按要求动作顺序和运动轨迹操演⼀遍。
三、ABB⼯业机器⼈介绍
ABB由瑞典的阿西亚公司（ASEA）和瑞⼠的布朗勃法瑞公司（BBC Brown Boveri）在1988年合并⽽成，是全球500强企业之⼀，总部位于瑞⼠苏黎世。ABB⼯业机器⼈⼴泛应⽤在汽车⼯业、包装与堆垛⾃动化、电⽓电⼦⼯业（3C）、⽊材⼯业、太阳能与光伏⼯业、塑料⼯业、铸造锻造⾃动化、⾦属加⼯⾃动化等⾏业中。
*3C：计算机类、通信类和消费类电⼦产品三者的统称
1、IRB型机器⼈
IRB型机器⼈是ABB公司⽣产的ABB标准系列机器⼈。常⽤于焊接、涂刷、搬运与切割。常⽤型号有：IRB 1400，IRB 2400，IRB 4400，IRB 6400
其型号解释：
IRB指ABB机器⼈。
第⼀位数（1,2,4,6）指机器⼈的⼤⼩。
第⼆位数（4）指属于S4或S4C系统。
⽆论何种型号，机器⼈控制部分基本相同。
IRB机器⼈
IRB 1400承重较⼩，最⼤承重为5Kg，常⽤于焊接。
IRB 2400承重较⼩，最⼤承重为7Kg，常⽤于焊接。
IRB 4400承重较⼤，最⼤承重为60Kg，常⽤于搬运或⼤范围焊接
IRB 6400承重较⼤，最⼤承重为200Kg，常⽤于搬运或⼤范围焊接
2、ABB机器⼈组成
ABB机器⼈由两部分组成：机械⼿和控制器。
操作⼈员通过控制器操作机械⼿。机械⼿是由六个转轴组成的空间6杆开链机构，理论上可以达到运动范围内的任何⼀点。
每个转轴均带有⼀个齿轮箱，机械⼿运动精度可达到±0.05mm~±0.2mm。六个转轴均带有AC伺服电机驱动。
机械⼿带有⼀块串⼝测量板（SMB），它将编码器模拟量转换为数字量，并依靠六节可充电镍镉电池供电，机器⼈关机时，通过电池存储机器⼈当前编码器位置，⼀旦电池电量不⾜需要及时更换。
3、ABB机器⼈控制系统
ABB机器⼈控制器系统主要组成：主计算机板、机器⼈计算机板、快速硬盘、⽹络通信计算机、⽰教器、驱动单元、通信单元和电⼒板。变压器、主计算机、轴计算机、驱动板、串⼝测量和编码器组成伺服驱动系统，对位置、速度和电机电流进⾏数字化调整，对电机控制进⾏同步。
4、编程语⾔
在ABB公司20多个型号中，都采⽤了通⽤模块化语⾔RAPID。RAPID是⽬前ABB、IWK等国际⼀流机械⼿公司⽣产⽓压型⼯业机械⼿控制软件编程语⾔，它类似于VB等⾼级语⾔。
1、RAPID
（1）例⾏程序
RAPID有三种类型的例⾏程序（⼦程序）：
进程：没有返回值，只⽤来构成指令内容。
函数：返回某⼀类型的数据值，还可以⽤作指令参数。
中断程序：提供了⼀种中断反应，它与某个具体的中断联系起来，⼀旦中断产⽣，它就会⾃动执⾏。
（2）指令
RAPID共有276条指令：
1、信号输⼊输出指令
DO：机器⼈的数字输出信号。
DI：机器⼈的数字输⼊信号。
2、运动指令
机器⼈有四种最基本的运动：圆周运动MoveC、直线运动MoveL、绝对运动MoveAbsj和关节运动MoveJ。
例：MoveC p1,p2,v500,z30,tool2; //tool2的TCP以速度v500、区域z30为参数作圆周运动到p2点，圆周的半径由起始点p1、p2点共同确定。
例：MoveC p1,p2,v500,z30,tool2;
//tool2的TCP以速度v500、区域z30为参数作圆周运动到p2点，圆周的半径由起始点p1、p2点共同确定。
例：MoveL p1,v1000,z30,tool1;
//tool1的TCP以速度v1000、区域z30为参数作直线运动到p1点。
例：MoveAbsj p1,v500,z30,tool2;
//tool2的TCP以速度v500、区域z30为参数，经⾮线性路径运动到指定点p1。
MoveAbsj 指令是直接给各跟转轴下达命令，因此可以到达其他运动⽅式不能到达的起点处。
例：MoveJ p1,vmax,z30,tool2;
//tool2的TCP以最⾼速度、区域z30为参数，经曲线路径快速运动到指定点p1。
使⽤MoveJ指令时，所有轴同时到达⽬标位置。
3、读写指令
Open：打开⽤于读写的⽂件或串⾏通道。
Write:⽤于写到基于字符的⽂件或串⾏通道。
WriteAnyBin:⽤于将任意类型的数据写⼊到⼆进制串⾏通道或⽂件中。
WriteBin:⽤于将⼀定字节的数据写⼊到⼆进制串⾏通道中。
WriteStrBin:⽤于将字符串写⼊到⼆进制串⾏通道或⼆进制⽂件中。
ReadAnyBin:⽤于从⼆进制串⾏通道或⽂件中读取任何类型的数据。
TPReadNum:⽤于读取⽰教器按下的⼀个数字。
TPWrite:⽤于向⽰教器输出⽂字或是某种类型的值。
四、安装与⽇常维护
1、⼯业机器⼈安装
⼯业机器⼈的安装可分为机器⼈控制柜的安装，机器⼈本体的安装，机器⼈各接⼝连接、机器⼈本体与控制柜的连接及机器⼈主电源的连接、⽰教器连接。
2、⼯业机器⼈⽇常维护
在正常运⾏1年后，⼯业机器⼈需要进⾏1次预防性保养，更换齿轮润滑油。⼯业机器⼈正常运⾏每3年或10000⼩时后，必须再进⾏1次预防保养，特别是针对在恶劣⼯况与长时间在负载极限或运⾏极限下⼯作的机器⼈，需要每年进⾏⼀次全⾯预防性保养。